3er Encuentrode Usuariosde Calderas - CEACA ... · Placas Colectoras Optimas en Espaciamiento y Material Nueva Generación de Electro-Filtros Transformador Tri-Fásico © 2015 The

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3er Encuentro de Usuarios de Calderas

Mayo 12 y 13 de 2016

Bogotá, Colombia


Mejora de la EficienciaCambiando los Transormadores RectificadoresMono-Fásicos a Tri-Fásicos de Baja Frecuencia

Electro-Filtros


50 mgr/m3

Eff = 99.5%

10,000 mgr/m3

9,950 mgr/m3

Eficiencia del Electro‐Filtro


Placa Colectora

ElectrododeDescarga

Placa Colectora


Flujo del Polvo Partículas de Polvo




Eficiencia vs. Potencia Suministrada

Eficienciaen

Porcentaje

Potencia Suministrada / 1000 Watt/ACFM


La Potencia Suministrada y la Eficiencia están directamenteRelacionadas.

Un Incremento del Volumen del Gas TratadoAfectará Disminuyendo la Potencia Suministrada

Y por lo Tanto Disminuye la Eficiencia del Electro‐Filtro


La Eficiencia del Electro‐Filtro está relacionada también a:

10

Area de Colección (m2)Volumen del Gas Tratado (m3/sec)

Niveles de Tensión y Corriente (KV & mA)

Resistividad del Polvo (Ohm‐cm)

Velocidad de la partícula en la Dirección del Gas (m/sec)Porcentaje de Humedad (%)

Temperatura de Entrada (º C)


Fórmula para Evaluar la Eficiencia de un Electro‐Filtro

11

A = Area de Colección (m2)

W = Velocidad de Migración (m/sec)V = Volumen del Gas Tratado (m3/sec)

Eff ≈1‐eA*wV

En esta Fórmula No Se Menciona ni la Tensión ni la Corriente

Pero Existe una Relación Entre laVelocidad de Migración y la Tensión

(a) Fórmula de Deutsch & Anderson

(a)


Hay 3 Opciones para Aumentar la Eficiencia

12

Volumen

Incrementar elArea de Colección

A (m2)

wArea

Opción 1

Disminuir elVolumen de Polvo

V (m3/s)

Opción 2

Incrementar la Velocidad de

Migración (m/s)

Opción 3

Eff ≈1‐e A*wV Debe ser

El Valor masBajo Posible


ESP2X

ESP

Esta Solución Demanda Invertir fuertes Sumas de Dinero

Opción 1Incrementar el Area de Colección (m2)


Original Add‐On

14

Ejemplo 1; Incrementar el Area de Colección (m2)


2 1

15

Ejemplo 2; Incrementar el Area de Colección (m2)


ESP

Esto Significa Menos Producción

Lo cual es Menos Ganancias

Opción Facilmente descartada por la Gerencia

Opción 2Disminuir el Volumen de Polvo (m3/s)


ESP

Aumento de la Velocidad de Migración (m/s)

Opción 3


Placa Colectora

ElectrododeDescarga

Placa Colectora


Flujo del PolvoPartículas de Polvo

Sin Tensión


Flujo de Polvo

Baja Tensión Baja Velocidad de Migración


Flujo del Polvo

Alta Tensión Alta Velocidad de Migración


La Velocidad de Migración (w)

22

w ≈ ß x Va x Vp

(*) White, Harry J. Industrial Electrostatic Precipitation

ß = Es una Constante para un Determinado Electro‐Filtro

Vp = Tensión Pico

Va = Tensión Promedio

(*)


Mayor Tensión >> Mayor Velocidad de Migración

23

Cómo Incrementar la Tensión?

Respuesta = Mejorando el TransformadorMono‐FásicoA un transformador Tri‐Fásico


Analizando las Curvas Tensión-Corriente


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90KV

Corriente Secundaria mA

Transformador Mono-Fásico

KVpromedio

KV pico

Límite Chispa

52 mA

Data Duke‐EnergyPlanta WabashTerre Haute

Campo Entrada


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90KV

Curriente Secundaria mA

Kvpromedio ≈ KVpico

74 mA

Límite Chispa

Transformador Tri-Fásico

52 mA

Data Duke‐EnergyPlanta WabashTerre Haute

Campo Entrada


El Transformador Tri-Fásico SuministraMayor Tensión al Electro-Filtro

Las Curvas Tensión-Corriente Muestran que

Y a su Vez Mayor Potencia


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%0 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

Porcen

tajede

Corrie

nte

Degrees

Salida en un Transformador Mono=Fásico


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%0 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

Porcen

tajede

Corrie

nte

Degrees

Salida en un Transformador Tri‐Fásico


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%0 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

Porcen

tajede

Corrie

nte

Degrees

Transformador Mono‐Fásico vs. Tri‐Fásico

Potencia Ganada


Publicación de un Artículo de la Asociación EPRI(Electronic Power Research Institute)

Publication: ESP Upgrades and OptimizationPage 9

En un Futuro Cercano las Regulaciones Demandarán quese haga una mejora en todos los Transformadores de los Electro-FiltrosCambiar Transformadores Mono-Fásicos a Transformadores Tri-Fásicos


Transformer Cost Comparison Footprint Comparison Weight Comparison

1 Phase 32 KW 1.00 1.00 1.00

3 Phase 32 KW 1.16 1.33 1.88

1 Phase 72 KW 1.00 1.00 1.00

3 Phase 72 KW 1.17 1.31 1.41

Comparación Precio-Tamaño-Peso


Transformer Power FactorTotal

Harmonic Distortion

Ripple Output Voltage

Peak to Average

Voltage Ratio

Ripple Output Current

Peak to Average

Current Ratio

Maximum Time to Spark Quench

Energy Delivered to Spark by the Transformer

1 Phase 0.566 21.40% 11.84% 1.235 72.59% 2.132 8.33x10^‐3 Seconds 7.8x 10^‐3 Joules < 0.1% of Total Spark Energy

3‐Phase 0.826 13.01% 0.57% 1.009 10.45% 1.126 5.55x10^‐3 Seconds 5.7 x 10^‐3 Joules < 0.1% of Total Spark Energy

Comparación de las Características Técnicas


ResumenTransformador

Mono‐Fásico

Tensión con Alto Factor de Ripple

Corriente con Alto Factor de Ripple

Alto Factor de Potencia

Alta Confiablidad

En el Mercado desde los Inicios

No tiene Nueva Tecnología

Tensión con Bajo Factor de Ripple

Corriente con Bajo Factor de Ripple

Bajo Factor de Potencia

Alta Confiabilidad

Alta Eficiencia

Nueva Tecnología

Transformador

Tri‐Fásico

Pros

Contras

Fases no Balanceadas Faces Balanceadas


Diagrama Eléctrico Transformador Mono-Fásico

3-Phase Precipitator Power Supply

SCR-1 SCR-2

CLRLine 1

Line 2 SCR-3 SCR-4

CLR

SCR-5 SCR-6

CLRLine 3

ChokeBushing

HV FieldPrecipitator

AC DC


3-Phase Precipitator Power Supply

SCR-1 SCR-2

CLRLine 1

Line 2 SCR-3 SCR-4

CLR

SCR-5 SCR-6

CLRLine 3

ChokeBushing

HV FieldPrecipitator

AC DC

Diagrama Eléctrico Transformador Tri-Fásico


El µControlador SQ-300i Híbrido y elTransformador Tri-Fásico

B&W HMIOperador deInterface

SQ‐300iµControladorHíbrido

mA

KV


Pantalla de Operación del SQ-300i


Osciloscopio Incorporado


El SQ-300i Tiene la Habilidad de:

CurvasTensión-Corriente

TendenciasHistóricas


Desarrollo del Software Para Electro‐Filtros

La Mayoría de las Plantas ya Conocen Como Operar los Controles B&W SQ‐300i

El Software de B&W Monitorea los Transformadores Monofasicos y Tri‐Fásicos Con los Controles de Tensión B&W SQ‐300i

Operar un Transformador Tri‐Fásico de Baja FrecuenciaEs muy Similar a Operar un Transformador Mono‐Fásico


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